专利名称：自然光和人工光结合的隧道照明控制方法
技术领域：
本发明属于隧道照明设计领域，具体的说是一种利用自然光和人工光结合 的方式来进行隧道照明的控制方法。
背景技术：
隧道照明系统作为道路营运成本的主要组成部分之一，其节能措施除了合 理选择设计参数外，科学选用光源也是照明节能的重要问题。目前我国隧道照 明中主要采用的光源有高压钠灯、低压钠灯、金属卤化物等、陶瓷金属卤化 物灯、高压泵灯、紧凑型荧光灯、电磁感应灯、白光LED灯等。但是采用这些
传统的灯具用于隧道照明，维护成本较高，维修起来比较困难，并且耗电量大， 与国家的节能政策不相适应。
在欧洲和美国的一些隧道中己经采用了光纤照明，例如美国麻萨诸塞州波
士顿的10000多英尺的隧道部分采用光纤照明代替常规灯具，并达到了预想的 效果。但是光纤的光源为人工光源，虽然维护相比传统灯具要方便很多，但是 仍然存在耗电量大的缺陷。
现有技术的缺陷是现有的隧道照明系统大部分采用人工光照明，维护成
本高，耗电量大，虽然有一些采用了光纤照明，但是由于采用的人工光源，耗
电量仍然较大
发明内容
本发明的目的是提供一种自然光和人工光结合的隧道照明控制方法，能够 充分的利用太阳能，并满足隧道各照明段的照明光通量，大大地减少隧道耗电 里°
为达到上述目的，本发明表述一种基于自然光和人工光结合的隧道布灯方 法的隧道照明控制方法，其中，隧道布灯方法按下列步骤进行
步骤l:按照白天照明方式对隧道每个照明段布灯，具体按下列步骤进行
第一步，获取隧道宽度W和隧道外亮度L;测量隧道各照明段的长度，获得 入口段的长度D,、过渡段1的长度D2、过渡段2的长度D3、过渡段3的长度 D4、出口段的长度Ds和中间段的长度D6，若没必要设置某个过渡段，则该过渡 段的长度为零；
第二步，计算各照明段需要的照明光通量
入口段需要的照明光通量Gn G,-"A,^r,A
过渡段l需要的照明光通量Ga" Gai="^^" 『*Z)2
过渡段2需要的照明光通量G过2: Ga2 = "*『*/)3
过渡段3需要的照明光通量G过3: Ga3 ="&3 D4
出口段需要的照明光通量Ga: Ga=5^F*『*A
中间段需要的照明光通量G^: G+=B*F，『，Z)6
上述六个式子中，K" Kai、 Ka2、 Ka3、 K出分别表示入口段、过渡段l、过 渡段2、过渡段3、出口段的折减系数，F表示路面反射性能，B表示中间段需 要达到的亮度；
第三步，对过渡段3进行白天照明布灯，若没必要设过渡段3，则直接做第 四步判断是否有能满足过渡段3所需要的照明光通量，且最大导光长度为 D一D2+D3+D4的第一太阳能导光光纤，若有该第一太阳能导光光纤，则从隧道 入口段的入口处开始在隧道内铺设长DrHD2+D3+D4的所述第一太阳能导光光 纤，以满足过渡段3所需要的照明光通量；
若没有该第一太阳能导光光纤，则对过渡段3进行LED照明灯白天照明布
灯；
第四步，对过渡段2进行白天照明布灯，若没必要设过渡段2，则直接做第 五步
判断是否有能满足过渡段2所需要的照明光通量，且最大导光长度为 D,+D2+D3的第二太阳能导光光纤，若有该第二太阳能导光光纤，则从隧道入口 段的入口处开始在隧道内铺设长D,+D2+D3的所述第二太阳能导光光纤，以满足 过渡段2所需要的照明光通量；
若没有该第二太阳能导光光纤，则对过渡段2进行LED照明灯白天照明布
灯；
第五步，对过渡段l进行白天照明布灯，若没必要设过渡段l，则直接做第 六步
判断是否有能满足过渡段1所需要的照明光通量，且最大导光长度为D,+D2 的第三太阳能导光光纤，若有该第三太阳能导光光纤，则从隧道入口段的入口 处开始在隧道内铺设长D一D2的所述第三太阳能导光光纤，以满足过渡段1所 需要的照明光通量；
若没有该第三太阳能导光光纤，则对过渡段1进行LED照明灯白天照明布
灯；
第六步，对入口段进行白天照明布灯判断是否有能满足入口段所需要的照明光通量，且最大导光长度为D,的第 四太阳能导光光纤，若有该第四太阳能导光光纤，则从隧道入口段的入口处开 始在隧道内铺设长A的所述第四太阳能导光光纤，以满足入口段所需要的照明 光通量；
若没有该第四太阳能导光光纤,则对入口段进行LED照明灯白天照明布灯; 第七步，对中间段进行白天照明布灯
判断是否有能满足中间段所需要的照明光通量，且最大导光长度为D5+D6 的第五太阳能导光光纤，若有该第五太阳能导光光纤，则从隧道出口段的出口 处开始在隧道内铺设长D5+D6的所述第五太阳能导光光纤，以满足中间段所需 要的照明光通量；
若没有该第五太阳能导光光纤，则对中间段进行LED照明灯白天照明布灯； 第八步，对隧道的出口段进行白天照明布灯
判断是否有能满足出口段所需要的照明光通量，且最大导光长度为D5的第 六太阳能导光光纤，若有该第六太阳能导光光纤，则从隧道出口段的出口处开 始在隧道内铺设长D5的所述第六太阳能导光光纤，以满足出口段所需要的照明 光通量；
若没有该第六太阳能导光光纤，则对出口段进行LED照明灯白天照明布灯;
步骤2:按照晚上照明方式，对隧道内仅铺设太阳能导光光纤的照明段，按 照中间段进行LED照明灯晚上照明布灯。
中国专利《一种道路LED照明灯配光方法》(申请号200810237103.4，公 开号CN101440942,
公开日2009年05月27日)中介绍了一种隧道内各照明 段的LED照明灯配光方法，本方案中的LED照明灯白天照明布灯和LED照明灯 晚上照明布灯都按照该专利中的方法进行。基于上述布灯方法的隧道照明控制方法，其关键在于按下列步骤进行 步骤一确定隧道各照明段的布灯方式；
布灯方式有两种第一种，仅布有LED照明灯；第二种，布有LED照明灯， 还铺设有太阳能导光光纤；
步骤二实时检测隧道中各照明段的照明光通量；
步骤三判断中间段的照明光通量是否小于中间段的所需照明光通量；
若小于，则调节中间段的LED照明灯，使中间段的照明光通量等于中间段 的所需照明光通量；
如不小于，则进入步骤四；
步骤四分别判断隧道中除中间段外，其他照明段的照明光通量是否小于
各照明段对应的所需照明光通量；
若有照明段的照明光通量小于该照明段的所需照明光通量，则进入步骤五； 若各照明段的照明光通量都不小于各照明段对应的所需照明光通量，则回
到步骤二；
步骤五计算除中间段外采用第二种布灯方式的照明段中太阳能导光光纤 提供的照明光通量；
步骤六分别判断除中间段外采用第二种布灯方式的各照明段中太阳能导 光光纤提供的照明光通量是否小于中间段的照明光通量；
若有照明段的太阳能导光光纤提供的照明光通量小于中间段的照明光通 量，则调节该照明段中LED照明灯的照明光通量，使该照明段的照明光通量等 于中间段的照明光通量；调节照明段中LED照明灯的照明光通量有两种情况将LED照明灯的照明 光通量增大、将LED照明灯的照明光通量降低。
隧道中各照明段在晚上的照明光通量应等于中间段的照明光通量，因此从 黄昏到晚上过渡的这段时间，隧道外亮度逐渐降低趋近于0，太阳能导光光纤提 供的照明光通量也随之逐渐降低趋近于O，小于中间段的照明光通量，需要增加 LED照明灯的照明光通量来补充。反之，从晚上到黎明过渡的这段时间，随着隧 道外亮度逐渐增加，太阳能导光光纤的照明光通量逐渐变大，需要减少LED照 明灯的照明光通量来使照明段的照明光通量等于中间段的照明光通量。
若除中间段外的采用第二种布灯方式的各照明段中，太阳能导光光纤提供 的照明光通量都不小于中间段的照明光通量，则进入步骤七；
步骤七按照各照明光通量理论值，调节除中间段外其余仅布有LED灯照 明段的照明光通量；返回到步骤二；
各照明段的照明光通量理论值为
入口段需要的照明光通量G" G,-K^FW,A过渡段l需要的照明光通量G过"Gai="《ai*F*『《Z)2
过渡段2需要的照明光通量G过2: Ga2 = Z &2 F 『 "3
过渡段3需要的照明光通量G过3: Ga3 = "Xa3
出口段需要的照明光通量Ga: Ga-5^"r，A
中间段需要的照明光通量G巾G巾-^F，『，A。
隧道各照明段的所需照明光通量即照明光通量理论值，符合下式的变化规
律
入口段》过渡段1》过渡段2》过渡段3》中间段《出口段可以看出，中间段是所有照明段中所需照明光通量最低的。确定的隧道中 间段的所需照明光通量是一个定值，不会随隧道外亮度的变化而变化，当中间
段的所需照明光通量确定后，调节中间段的LED照明灯，使中间段的照明光通 量等于所需照明光通量，不管中间段采用的是哪种布灯方式，保持中间段的照 明光通量恒定为该照明段所需照明光通量。当隧道外亮度趋近于0时，隧道各 照明段的所需照明光通量全部等于中间段所需照明光通量。而太阳能导光光纤 为隧道提供的照明光通量能随隧道外的亮度自适应的变化，对于隧道内所需照 明光通量的不足部分，通过调节隧道内的LED照明灯补充，本发明依照这个原 理来设计。
当照明段的照明光通量不小于该照明段的所需照明光通量时，表明隧道外 亮度比较高，此时采用第二种布灯方式的照明段的照明光通量由太阳能导光光 纤提供照明，采用第一种布灯方式的照明段的照明光通量由LED照明灯提供照 明。
当照明段的照明光通量小于该照明段的所需照明光通量时，表明隧道外亮 度比较低，各照明段的所需照明光通量也随着隧道外亮度降低，采用第二种布 灯方式的照明段的太阳能导光光纤此时提供的照明光通量也相应降低。
若太阳能导光光纤提供的照明光通量不小于中间段照明光通量，表明太阳 能导光光纤提供的照明光通量仍然满足对应照明段的所需照明光通量，此时除 中间段外采用第一种布灯方式的照明段的所需照明光通量也降低，因此调整这 些照明段的LED照明灯的照明光通量，使之与相邻靠前的照明段的照明光通量 一致。若太阳能导光光纤提供的照明光通量小于中间段照明光通量，表明太阳能 导光光纤提供的照明光通量已不能满足对应照明段的所需照明光通量，甚至连 隧道照明段的最低照明光通量即中间段的照明光通量也不能满足，此时就需要
调节该照明段的LED照明灯的照明光通量来补充，使太阳能导光光纤和LED照 明灯共同提供的照明光通量满足该照明段的最低照明光通量即中间段的照明光 通量。
本发明的显著效果是能够根据隧道外亮度的高低对太阳能导光光纤照明 光通量的影响，来合理地实时调节隧道内LED照明灯的照明光通量，既充分利 用了太阳能，又满足了隧道内各照明段的照明光通量，大大降低了耗电量。
图1为本发明的流程图； 图2为实施例1的流程图； 图3为实施例2的流程图4为实施例3的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
如图l、图2所示 一种自然光和人工光结合的隧道照明控制方法，按下列 步骤进行
步骤一确定隧道各照明段的布灯方式；
布灯方式有两种第一种，仅布有LED照明灯；第二种，布有LED照明灯， 还铺设有太阳能导光光纤。入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段均采用第二种布灯方式， 中间段采用第一种布灯方式。
步骤二实时检测隧道中各照明段的照明光通量；
步骤三判断中间段的照明光通量是否小于中间段的所需照明光通量； 若小于，则调节中间段的LED照明灯，使中间段的照明光通量等于中间段 的所需照明光通量；
如不小于，则进入步骤四；
步骤四分别判断隧道中除中间段外的其余照明段的照明光通量是否小于 各照明段对应的所需照明光通量；
隧道各照明段的所需照明光通量按下式计算 入口段需要的照明光通量G" G,"^,尸，『忉， 过渡段1需要的照明光通量G ai: Gai ="^ai A 过渡段2需要的照明光通量Ga2:Ga2 = "^2，F*『*D3 过渡段3需要的照明光通量G过3: Ga3="Xa3*F，『*A 出口段需要的照明光通量Ga: Ga=5S*F，『*D5 中间段需要的照明光通量G+: G巾-^尸，『"A
上述六个式子中，Kai、 Ka2、 Ka3、 K出分别表示入口段、过渡段l、过 渡段2、过渡段3、出口段的折减系数，F表示路面反射性能，B表示中间段需 要达到的亮度；Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6分别表示入口段、过渡段1、过渡段2、 过渡段3、出口段、中间段的长度，W表示隧道宽度，L表示隧道外亮度。
若有照明段的照明光通量小于该照明段的所需照明光通量，则进入步骤五； 若各照明段的照明光通量都不小于各照明段对应的所需照明光通量，则回 到步骤二；步骤五计算入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段中太阳能导 光光纤提供的照明光通量；
步骤六分别判断入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段中太阳 能导光光纤提供的照明光通量是否小于中间段的照明光通量；
若入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段中有照明段的太阳能导 光光纤提供的照明光通量小于中间段的照明光通量，则调节该照明段中LED照 明灯的照明光通量，使该照明段的照明光通量等于中间段照明光通量；
若入口段、过渡段K过渡段2、过渡段3和出口段中太阳能导光光纤提供
的照明光通量都不小于中间段的照明光通量，则进入步骤七；
步骤七按照各照明光通量理论值，调节除中间段外其余仅布有LED灯照 明段的照明光通量；返回到步骤二；
但由于实施例1中，除了中间段就没有其他段为仅布有LED灯的照明段， 因此本实施例1可以忽略掉第步骤7，直接返回带步骤2。
其工作原理如下
隧道各照明段的所需照明光通量符合下式的变化规律 入口段》过渡段1》过渡段2》过渡段3》中间段《出口段 调节中间段的LED照明段，使中间段的照明光通量始终等于中间段的所需 照明光通量。
当其他照明段的照明光通量不小于该照明段的所需照明光通量时，表明隧 道外亮度比较高，此时入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段的照明 光通量由太阳能导光光纤提供照明。当其他照明段的照明光通量小于该照明段的所需照明光通量时，表明隧道 外亮度比较低，除中间段外的照明段所需照明光通量也随着隧道外亮度降低，
入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段的太阳能导光光纤此时提供的 照明光通量也相应降低。
若入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段太阳能导光光纤提供的 照明光通量不小于中间段照明光通量，表明太阳能导光光纤提供的照明光通量 仍然满足对应照明段的所需照明光通量。
若入口段、过渡段l、过渡段2、过渡段3和出口段太阳能导光光纤提供的 照明光通量小于中间段照明光通量，表明太阳能导光光纤提供的照明光通量已 不能满足对应照明段的所需照明光通量，甚至连隧道照明段的最低照明光通量 即中间段的照明光通量也不能满足，此时就需要调节该照明段的LED照明灯的 照明光通量来补充，使太阳能导光光纤和LED照明灯共同提供的照明光通量满 足该照明段的最低照明光通量即中间段的照明光通量。调节LED照明灯也分两 种情况当隧道外亮度逐渐变低时，需要增加LED照明灯的照明光通量；当隧 道外亮度逐渐升高时，需要降低LED照明灯的照明光通量。
实施例2:
如图l、图3所示 一种自然光和人工光结合的隧道照明控制方法，按下列 步骤进行
步骤一确定隧道各照明段的布灯方式；
布灯方式有两种第一种，仅布有LED照明灯；第二种，布有LED照明灯， 还铺设有太阳能导光光纤；
入口段、过渡段l、过渡段2和出口段均采用第二种布灯方式，过渡段3和 中间段采用第一种布灯方式。步骤二实时检测隧道中各照明段的照明光通量；
步骤三判断中间段的照明光通量是否小于中间段的所需照明光通量； 若小于，则调节中间段的LED照明灯，使中间段的照明光通量等于中间段 的所需照明光通量；
如不小于，则进入步骤四；
步骤四分别判断隧道中除中间段外的其余照明段的照明光通量是否小于 各照明段对应的所需照明光通量；
隧道各照明段的所需照明光通量按下式计算 入口段需要的照明光通量Gx: G,"",，尸，『，A
过渡段l需要的照明光通量G&:
过渡段2需要的照明光通量Ga2: G^-"^^，F，『，A 过渡段3需要的照明光通量Ga3:Ga3 = Z*A:a,F*『*i)4 出口段需要的照明光通量Ga: ^=5￡，,*『*"5 中间段需要的照明光通量G申G^5W『，A
上述六个式子中，KA、 Kai、 Ka2、 Ka3、 K出分别表示入口段、过渡段l、 过渡段2、过渡段3、出口段的折减系数，F表示路面反射性能，B表示中间段 需要达到的亮度；Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6分别表示入口段、过渡段1、过渡 段2、过渡段3、出口段、中间段的长度，W表示隧道宽度，L表示隧道外亮度。 若有照明段的照明光通量小于该照明段的所需照明光通量，则进入步骤五； 若各照明段的照明光通量都不小于各照明段对应的所需照明光通量，则回 到步骤二；
步骤五计算入口段、过渡段l、过渡段2和出口段中太阳能导光光纤提供 的照明光通量；步骤六分别判断入口段、过渡段l、过渡段2和出口段中太阳能导光光纤 提供的照明光通量是否小于中间段照明光通量；
若入口段、过渡段l、过渡段2和出口段中有照明段的太阳能导光光纤提供 的照明光通量小于中间段的照明光通量，则调节该照明段中LED照明灯的照明 光通量，使该照明段的照明光通量等于中间段照明光通量；
若入口段、过渡段l、过渡段2和出口段中太阳能导光光纤提供的照明光通 量都不小于中间段的照明光通量，则进入步骤七；
步骤七按照各照明光通量理论值，调节过渡段3的照明光通量；返回到 步骤二。 ( 过3="《过3*^*『*/)4
本实施例工作原理与实施例1大致相同，其不同之处在于步骤七中还需
要调节过渡段3中的LED照明灯的照明光通量。
实施例3:
如图l、图4所示 一种自然光和人工光结合的隧道照明控制方法，按下列 步骤进行-
步骤一确定隧道各照明段的布灯方式；
布灯方式有两种第一种，仅布有LED照明灯；第二种，布有LED照明灯， 还铺设有太阳能导光光纤；
入口段、过渡段l和出口段均采用第二种布灯方式，过渡段2、过渡段3和 中间段采用第一种布灯方式。
步骤二实时检测隧道中各照明段的照明光通量；
步骤三判断中间段的照明光通量是否小于中间段的所需照明光通量； 若小于，则调节中间段的LED照明灯，使中间段的照明光通量等于中间段 的所需照明光通量；如不小于，则进入步骤四；
步骤四分别判断隧道中除中间段外的其余照明段的照明光通量是否小于 各照明段对应的所需照明光通量；
隧道各照明段的所需照明光通量按下式计算 入口段需要的照明光通量G" G^"^，"『，A 过渡段1需要的照明光通量G Gai ，F*『*D2 过渡段2需要的照明光通量G过2: Ga2 ="/Ca2A 过渡段3需要的照明光通量Ga3: Ga3 =i>&3 Z>4 出口段需要的照明光通量G^. (V=5S*F^F，Z)5 中间段需要的照明光通量G巾G巾^，F，『，A
上述六个式子中，K" Kai、 Ktt2、 Ka3、 Ka^分别表示入口段、过渡段1、 过渡段2、过渡段3、出口段的折减系数，F表示路面反射性能，B表示中间段 需要达到的亮度；Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6分别表示入口段、过渡段1、过渡 段2、过渡段3、出口段、中间段的长度，W表示隧道宽度，L表示隧道外亮度。 若有照明段的照明光通量小于该照明段的所需照明光通量，则进入步骤五； 若各照明段的照明光通量都不小于各照明段对应的所需照明光通量，则回 到步骤二；
步骤五计算入口段、过渡段1和出口段中太阳能导光光纤提供的照明光 通量；
步骤六分别判断入口段、过渡段1和出口段中太阳能导光光纤提供的照 明光通量是否小于中间段的照明光通量；
若入口段、过渡段1和出口段中有照明段的太阳能导光光纤提供的照明光 通量小于中间段的照明光通量，则调节该照明段中LED照明灯的照明光通量， 使该照明段的照明光通量等于中间段的照明光通量；若入口段、过渡段1和出口段中太阳能导光光纤提供的照明光通量都不小 于中间段的照明光通量，则进入步骤七；
步骤七按照各照明光通量理论值，调节过渡段2和过渡段3的照明光通 量；返回到步骤二。 G过2-"K过2,F'『.i)3， (5过3=丄，尺过3*尸*『*/)4。
本实施例工作原理与实施例2大致相同，其不同之处在于步骤七中还需 要调节过渡段2中LED照明灯的照明光通量。
权利要求
1、一种自然光和人工光结合的隧道照明控制方法，其特征在于按下列步骤进行步骤一确定隧道各照明段的布灯方式；布灯方式有两种第一种，仅布有LED照明灯；第二种，布有LED照明灯，还铺设有太阳能导光光纤；步骤二实时检测隧道中各照明段的照明光通量；步骤三判断中间段的照明光通量是否小于中间段的所需照明光通量；若小于，则调节中间段的LED照明灯，使中间段的照明光通量等于中间段的所需照明光通量；如不小于，则进入步骤四；步骤四分别判断隧道中除中间段外，其他照明段的照明光通量是否小于各照明段对应的所需照明光通量；若有照明段的照明光通量小于该照明段的所需照明光通量，则进入步骤五；若各照明段的照明光通量都不小于各照明段对应的所需照明光通量，则回到步骤二；步骤五计算除中间段外采用第二种布灯方式的照明段中太阳能导光光纤提供的照明光通量；步骤六分别判断除中间段外采用第二种布灯方式的各照明段中太阳能导光光纤提供的照明光通量是否小于中间段的照明光通量；若有照明段的太阳能导光光纤提供的照明光通量小于中间段的照明光通量，则调节该照明段中LED照明灯的照明光通量，使该照明段的照明光通量等于中间段的照明光通量；若除中间段外的采用第二种布灯方式的各照明段中，太阳能导光光纤提供的照明光通量都不小于中间段的照明光通量，则进入步骤七；步骤七按照各照明光通量理论值，调节除中间段外其余仅布有LED灯照明段的照明光通量；返回到步骤二；各照明段的照明光通量理论值为入口段需要的照明光通量GλGλ＝L·Kλ·F·W·D1过渡段1需要的照明光通量G过1G过1＝L·K过1·F·W·D2过渡段2需要的照明光通量G过2G过2＝L·K过2·F·W·D3过渡段3需要的照明光通量G过3G过3＝L·K过3·F·W·D4出口段需要的照明光通量G出G出＝5B·F·W·D5中间段需要的照明光通量G中G中＝B·F·W·D6。
全文摘要
本发明公开一种自然光和人工光结合的隧道照明控制方法，其特征在于按下列步骤进行确定各段布灯方式；实时检测各段照明光通量；调节中间段LED照明灯使满足所需照明光通量；分别判断其他段的照明光通量是否小于对应所需照明光通量，如小于，做步骤五，如不小于，做步骤二；计算其余段太阳能导光光纤提供的照明光通量；分别判断太阳能导光光纤提供的照明光通量是否小于中间段的照明光通量，如小于，调节该段LED照明灯，使该段的照明光通量等于中间段的照明光通量，如不小于，做步骤七；调节除中间段外仅布有LED照明灯的各段LED照明灯，使该段的照明光通量等于对应的所需照明光通量，返回步骤二。本发明能充分利用太阳能，降低耗电量。
文档编号F21S19/00GK101614361SQ20091010458
公开日2009年12月30日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者直 韩 申请人:招商局重庆交通科研设计院有限公司